МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЛОЩАДОК
Часть 4
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ УЗЛОВ БАЛОЧНОЙ ПЛОЩАДКИ
НИЖНИЙ НОВГОРОД - 2002
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО- СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра металлических конструкций
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЛОЩАДОК
Часть 4
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ УЗЛОВ БАЛОЧНОЙ ПЛОЩАДКИ
Методические указания к выполнению расчетно- графической работы по курсу «Металлические конструкции» для специализации 290301-«Исследование и проектирование
зданий и сооружений», профиль «Металлические конструкции»
НИЖНИЙ НОВГОРОД –2002
УДК 624.014
Стальные конструкции промышленных площадок. В 5 ч. Ч. 4. Примеры расчета и конструирования узлов балочной площадки: Методические указания к выполнению расчетно-графической работы по курсу «Металлические конструкции» для специализации 290301 –«Исследование и проектирование зданий и сооружений» (профиль «Металлические конструкции»). – Нижний Новгород, ННГАСУ, 2002. - 44 с.
В работе рассмотрены примеры расчета и конструирования узлов технологических площадок производственных зданий. Примеры включают конструирование узлов опирания балок настила и вспомогательных на главные, балок настила и главных на колоны и кирпичные стены, опирания колонн на фундаменты. Приведены примеры расчета наиболее характерных узлов
Методические указания предназначены для студентов специализации 290301 – «Исследование и проектирование зданий и сооружений» (элективный модуль «Металлические конструкции»), но могут быть использованы студентами других специализаций.
Составители: И. В. Молев, доктор технических наук, профессор
О.В. Колотов, кандидат технических наук, доцент,
Выполнение графического материала – Пиглицин М.В., бакалавр
ã Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, 2002
Молев Игорь Васильевич
Колотов Олег Васильевич
СТАЛЬНЫЕ КОНСТРУКЦИИ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПЛОЩАДОК
Часть 4
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА И КОНСТРУИРОВАНИЯ УЗЛОВ БАЛОЧНОЙ ПЛОЩАДКИ
Методические указания к выполнению расчетно –
графической работы по курсу «Металлические конструкции» для специализации 290301-«Исследование и проектирование зданий и сооружений», профиль «Металлические конструкции»
Редактор
Подписано в печать 2002 г. Формат 60 х 84 1/8
Бумага офс. №1. Офсетная печать. Уч.–изд. л
Усл. печ. л. 2.0. Тираж 100 экз. Заказ
Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
603600, Нижний Новгород, Ильинская, 65
Полиграфический центр ННГАСУ, 603600, Нижний Новгород, Ильинская, 65
ВВЕДЕНИЕ
Настоящие методические указания предназначены для выполнения курсовой работы по курсу «Металлические конструкции» для студентов специализации 290301 – «Исследование и проектирование зданий и сооружений» (элективный модуль «Металлические конструкции»).
Данные методические указания состоят из 5-ти частей:
Часть 1. Примеры компоновки балочной площадки и расчета настила и второстепенных балок;
Часть 2. Примеры расчета составных балок;
Часть 3. Примеры расчета центрально-сжатых колонн;
Часть 4. Примеры расчета и конструирования узлов балочной площадки.
Часть 5. Оформление рабочих чертежей курсовой работы «Металлическая рабочая площадка производственного здания»
Часть 4 дает возможность выполнить раздел курсовой работы, связанный с расчетом и конструированием узлов балочной клетки.
У
|
Представленные самим себе события имеют тенденцию развиваться от плохого к худшему. Закон Мерфи |
казания рассчитаны на то, чтобы упорядочить и систематизировать работу при выполнении курсовой работы. Они содержат примеры расчета конструктивных элементов и узлов рабочих площадок производственных зданий. Большее количество примеров, чем нужно для выполнения работы, позволит выбрать наиболее приемлемый вариант, лучшим образом соответствующий решаемой задаче. Кроме примеров включены краткие пояснения, показывающие возможные пути решения рассматриваемых вопросов. Также включен необходимый справочный материал.
Параллельно с расчетами необходимо заниматься конструктивными разработками, результаты которых помещаются в тексте расчетно-пояснительной записки в виде эскизов с проставлением всех необходимых размеров.
П
|
Всегда не хватает времени, чтобы выполнить работу как надо, но на то, чтобы ее переделать, время находится. Закон Максимена |
ри выполнении вычислений необходимо следить за правильной размерностью величин. Следует помнить, что тщательность выполнения вычислений, своевременность проверок и консультации позволят выполнить работу наиболее качественно и в установленные сроки.
С самого начала работы были сформулированы несколько основных принципов, касающихся объема и формы изложения:
методические указания рассчитаны для студентов прослушавших и, в основном, освоивших первую часть курса «Металлические конструкции» - «Элементы металлических конструкций»;
при небольшом объеме методические указания должны содержать достаточно сведений для того, чтобы качественно и с пользой для себя выполнить учебную работу;
вся информация о решении конкретных задач должна находиться в единственном месте, чтобы не перелистывать все части указаний из конца в конец в поисках ссылок;
материал, включенный в методические указания, в первую очередь, должен обеспечить возможность практической работы по принципу «садись и делай».
Н
|
Ученый кот не пренебрегает глупой мышью. А. Регульский |
асколько удалось выполнить поставленные цели – судить читателям. Но и в том случае, если что-то не соответствует вашим требованиям и вам не все нравится, надеемся, что в методических указаниях вы все-таки найдете полезный материал или совет.
1. КОНСТРУИРОВАНИЕ УЗЛОВ БАЛОЧНОЙ ПЛОЩАДКИ
В настоящей главе рассмотрены варианты основных узлов рабочей площадки. Все узлы объединены в четыре группы:
шарнирные узлы сопряжения балок (восемь узлов);
шарнирные узлы сопряжения балок и колонн (тринадцать узлов);
узлы опирания балок на кирпичные стены (пять узлов);
узлы опирания колонн на фундаменты (восемь узлов).
Указанные на узлах диаметры и количество болтов, сечения и длины элементов, прочностные характеристики материалов даны в качестве примеров.
Примеры расчета некоторых узлов приведены во второй главе четвертой части методических указаний, а кроме того, расчеты отдельных конструктивных элементов в приведенных узлах даны во второй и третьей частях данных методических указаний.
Узлы сопряжения балок
Рис. 1.1. Узел опирания балки настила на главную балку сверху
|
В узле рассчитываются: у балки настила – стенка на местное смятие от опорной реакции; у главной балки –поперечные ребра жесткости и сварные швы их крепления к поясу из условия восприятия опорной реакции балок настила; болты – на условную поперечную силу Qfic, возникающую при потере общей устойчивости главной балки (см. пример 1 ч.4). Если в месте опирания поперечные ребра жесткости не установлены, то проверяется стенка главной балки на местное смятие по loc и на прочнось по red. Если эта проверка не выполняется, то стенку балки необходимо укрепить ребрами жесткости в местах приложения Floc |
Рис. 1.2. Опирание балки настила на главную балку
|
В узле рассчитываются: болты – на условную поперечную силу Qfic, возникающую при потере общей устойчивости главной балки; сварные швы крепления опорного уголка к балке настила на действие опорной реакции балки настила; опорный уголок – на прочность из условия изгиба пера от действия опорной реакции балки настила. |
Рис. 1.3. Сопряжение балки настила с главной балкой в одном уровне (вариант 1)
|
В узле рассчитываются: болты – на действие вертикальной силы равной опорной реакции с коэффициентом 1,2 (учитывается неравномерность вовлечения болтов в работу) и горизонтальной силы Qfiс; стенка балки – на прочность с учетом ослабления отверстиями ( см. пример 2 ч.4) Следует согласовать отметки верха главной балки и балки настила, в зависимости от условий опирания настила . |
Рис. 1.4. Сопряжение балки настила с главной балкой в одном уровне (вариант 2)
|
В узле рассчитываются: болты – на действие вертикальной силы равной опорной реакции с коэффициентом 1,2 (учитывается неравномерность вовлечения болтов в работу) и горизонтальной силы Qfiс; накладка – на прочность с учетом ослабления отверстиями; сварные швы прикрепления накладки к стенке балки настила; сварные швы крепления поперечного ребра жесткости к стенке балки ( см. пример 3 ч.4). Отметка верха балки настила (может быть выше главной балки) принимается из условия исключения опирания настила на вступающие детали балок, например, детали стыка главной балки |
Рис. 1.5. Сопряжение балки настила с главной балкой в одном уровне (вариант3)
|
В узле рассчитываются: болты – на действие вертикальной силы равной опорной реакции с коэффициентом 1,2 (учитывается неравномерность вовлечения болтов в работу) и горизонтальной силы Qfiс; опорный уголок– на прочность с учетом ослабления отверстиями; сварные швы прикрепления опорного уголка к балке настила; сварные швы крепления поперечного ребра жесткости к стенке главной балки |
Рис. 1.6. Узлы сопряжения балок в одном уровне (вариант 4)
|
В узле рассчитываются: болты – на действие вертикальной силы равной опорной реакции с коэффициентом 1,2 (учитывается неравномерность вовлечения болтов в работу) и горизонтальной силы Qfiс; накладка (опорный уголок)– на прочность с учетом ослабления отверстиями; сварные швы прикрепления накладки (опорного уголка) к балке настила; сварные швы крепления уголка к стенке главной балки |
Рис. 1.7. Опирание вспомогательной балки на главную в одном уровне
|
В узле рассчитываются: у вспомогательной балки – опорное ребро из условия смятия торцевой поверхности опорной реакцией, сварные швы прикрепления опорного ребра на усилие 1,5Q; сварные швы крепления опорного (монтажного) столика к стенке главной балки на усилие 1,3Q (толщина опорного столика должна быть больше толщины опорного ребра примерно на 10 мм) |
1.2. Узлы сопряжения балок с колоннами
Рис. 1.8.
Опирание главной балки с торцевым
опорным ребром на
сплошную колонну сверху (вариант 1)
|
В узле рассчитываются: у балок – опорное ребро из условия смятия торцевой поверхности опорной реакцией, сварные швы крепления опорного ребра к стенке и устойчивость опорной части балки (см. пример7 ч.2); у колонны – опорные ребра оголовка колонны из условия смятия торцевой поверхности и прочности по срезу, сварные швы крепления опорных ребер оголовка колонны, стенка оголовка колонны из условия среза в месте крепления опорных ребер (см. пример 3 ч.3) |
Рис. 1.9. Опирание главной балки с торцевым опорным ребром на сплошную колонну сверху (вариант 2)
|
В узле рассчитываются: у балок – опорное ребро из условия смятия торцевой поверхности опорной реакцией, сварные швы крепления опорного ребра к стенке и устойчивость опорной части балки (см. пример 7 ч.2); у колонны – стенка оголовка колонны из условия смятия торцевой поверхности (см. пример 4 ч.4), если прочность стенки не обеспечена, то она усиливается накладками, размеры которых определяются из условия смятия торцевой поверхности и требуемой длиной сварных швов, необходимых для крепления накладок к стенке колонны. |
Рис. 1.10. Опирание главной балки с внутренним опорным ребром на сплошную колонну сверху
|
В узле рассчитываются: у балок – сварные швы крепления внутренних опорных ребер к нижней полке балки из условия восприятия опорной реакции, сварные швы крепления опорных ребер к стенке балки и устойчивость опорной части балки; у колонны – сварные швы крепления опорной плиты оголовка колонны или торцы полок колонны на смятие при фрезерованном торце (см. пример 5 ч.3). |
Рис. 1.11. Опирание главной балки с торцевым опорным ребром на сквозную колонну сверху
|
В узле рассчитываются: у балок – опорное ребро из условия смятия торцевой поверхности опорной реакцией, сварные швы крепления опорного ребра к стенке и устойчивость опорной части балки (см. пример7 ч.2); у колонны – траверса (опорное ребро) оголовка колонны из условия смятия торцевой поверхности и прочности по срезу, сварные швы крепления траверсы оголовка к ветвям колонны, стенки ветвей колонны на прочность из условия среза в месте примыкания к ним траверсы (см. пример 7 ч.3) |
Рис. 1.12. Опирание главной балки с внутренним опорным ребром на сквозную колонну сверху
|
В узле рассчитываются: у балок – сварные швы крепления внутренних опорных ребер к нижней полке балки из условия восприятия опорной реакции, сварные швы крепления опорных ребер к стенке балки и устойчивость опорной части балки; у колонны – сварные швы крепления опорной плиты оголовка колонны к опорным ребрам (траверсам) или торцы траверс оголовка колонны на смятие при фрезеровании, сварные швы крепления опорных ребер к ветвям колонны и траверсы на прочность из условия среза (см. пример 8 ч.3). |
Рис. 1.13. Примыкание балки к колонне сбоку со стороны полки (вариант 1 и 2)
|
В узлах рассчитываются: (вариант 1) у балок – опорное ребро из условия смятия торцевой поверхности опорной реакцией, сварные швы крепления опорного ребра к стенке и устойчивость опорной части балки (см. пример7 ч.2), опорное ребро балки как фланец на горизонтальную силу; у колонны – сварные швы крепления опорного (монтажного) столика с учетом коэффициента 1,3, учитывающим возможную непараллельность торцов опорного ребра и столика, полка колонны как фланец на горизонтальную силу, болты на действие горизонтальной расчетной силы фактической или условной; (вариант 2) у балки – стенка на прочность с учетом ослабления отверстиями, у колонны – сварные швы крепления уголка к полке колонны и уголок на прочность с учетом ослабления, болты – на действие вертикальной силы, равной опорной реакции с коэффициентом 1,2 и горизонтальной силы либо расчетной, либо фиктивной Qfic |
Рис. 1.14. Примыкание балки к сплошной колонне сбоку со стороны полки (вариант 3)
|
В узле рассчитываются: у балки – сварные швы крепления опорного уголка к торцу балки и опорный уголок на прочность с учетом ослабления отверстиями; у колонны – сварные швы крепления уголка к полке колонны и уголок на прочность с учетом ослабления, болты – на действие вертикальной силы, равной опорной реакции с коэффициентом 1,2 (учитывается неравномерность вовлечения болтов в работу) и горизонтальной силы либо расчетной, либо условной Qfic |
Рис. 1.15. Примыкание балки к сплошной колонне сбоку со стороны полки (вариант 4 и 5)
|
В узлах рассчитываются: (вариант 4) у балки – стенка балки на местное смятие; у колонны – сварные швы крепления монтажного столика к полке колонны, ребро жесткости монтажного столика по условию прочности и устойчивости, сварные швы крепление этого ребра; (вариант 5) у балки - опорное ребро из условия смятия торцевой поверхности опорной реакцией, сварные швы крепления опорного ребра к стенке и устойчивость опорной части балки (см. пример7 ч.2), опорное ребро как фланец на горизонтальную силу; у колонны – сварные швы крепления монтажного столика на прочность с учетом ослабления и полка колонны как фланец на горизонтальную силу; болты в обоих вариантах – на действие горизонтальной силы либо расчетной, либо условной в колонне Qfic |
Рис. 1.16. Примыкание балки к сплошной колонне сбоку со стороны стенки (вариант 1 и 2)
|
В узлах рассчитываются: у балок – (вариант 1) стенка балки на местное смятие, (вариант 2) сварные швы крепления внутренних опорных ребер к нижней полке балки из условия восприятия опорной реакции, сварные швы крепления опорных ребер к стенке балки и устойчивость опорной части балки; у колонны ( в обоих вариантах)–сварные швы крепления монтажного столика к полкам колонны, монтажный столик (как балка на изгиб от вертикальной и горизонтальной сил), для варианта 2 дополнительно рассчитывается ребро жесткости монтажного столика; болты в обоих вариантах – на действие горизонтальной силы либо расчетной, либо условной в колонне Qfic |
Рис. 1.17. Примыкание балки к сквозной колонне сбоку со стороны ветви
|
В узле рассчитываются: у балок – опорное ребро из условия смятия торцевой поверхности опорной реакцией, сварные швы крепления опорного ребра к стенке и устойчивость опорной части балки (см. пример7 ч.2), опорное ребро балки как фланец на горизонтальную силу; у колонны – сварные швы крепления (монтажного столика, ветви колонны как фланец на горизонтальную силу; болты на действие горизонтальной расчетной силы фактической или условной. |
1.3. Узлы опирания стальных балок на кирпичные стены
Рис. 1.18. Опирание главной балки на кирпичную стену (вариант 1)
|
В узле рассчитываются: у балок – сварные швы крепления внутренних опорных ребер к нижней полке балки из условия восприятия опорной реакции, сварные швы крепления опорных ребер к стенке балки и устойчивость опорной части балки, сварные швы крепления центрирующей прокладки; у опорной плиты – в плане размеры опорной плиты из условия прочности бетона на местное смятие, толщина опорной плиты из условия прочности ее на изгиб (см. пример 4. ч.4); у железобетонной подушки – размеры в плане из условия прочности кирпичной кладки на местное смятие, толщина из условия прочности ее на изгиб и, при необходимости, армирование |
Рис. 1.19. Опирание вспомогательной балки на кирпичную стену
|
В узле рассчитываются: у балок – сварные швы крепления внутренних опорных ребер к нижней полке балки из условия восприятия части опорной реакции, сварные швы крепления опорных ребер к стенке балки и устойчивость опорной части балки; у опорной стальной плиты – в плане размеры опорной плиты из условия прочности бетона на местное смятие, толщина опорной плиты из условия прочности ее на изгиб; у железобетонной подушки – размеры в плане из условия прочности кирпичной кладки на местное смятие, толщина из условия прочности ее на изгиб и, при необходимости, армирование. |
Рис. 1.20. Опирание балки на кирпичную стену (вариант 3)
|
В узле рассчитываются: у балок – сварные швы крепления внутренних опорных ребер к нижней полке балки из условия восприятия части опорной реакции, сварные швы крепления опорных ребер к стенке балки и устойчивость опорной части балки; у опорной стальной плиты – в плане размеры опорной плиты из условия прочности кирпичной кладки на местное смятие, толщина опорной плиты из условия прочности ее на изгиб. |
Рис. 1.21 Опирание балки на кирпичную стену (вариант 4 и 5)
|
В узлах рассчитываются: у балок –стенки на местное смятие и устойчивость стенки балки в опорной части; кирпичная кладка на местное смятие опорной реакцией; для варианта 5 опорной уголок – сечение опорного уголка и его длина из условия прочности кирпичной кладки на местное смятие, прочность опорного уголка на изгиб. |
1.4. Узлы опирания стальных колонн на фундамент
Рис. 1.22. База колонны с фрезерованным торцом стержня для безвыверочного монтажа
|
В узле рассчитываются: размеры в плане опорной плиты базы колонны из условия прочности бетона фундамента на местное смятие, толщина опорной плиты базы из условия прочности ее на изгиб; сварные швы крепления стержня колонны к опорной плите на горизонтальную силу; остальные детали принимаются по конструктивным соображениям (см. пример 10 ч.3) |
Рис. 1.23. База сплошной колонны с шарнирным сопряжением с фундаментом (вариант 1)
|
В узле рассчитываются: размеры в плане опорной плиты базы колонны из условия прочности бетона фундамента на местное смятие; толщина опорной плиты базы из условия прочности ее на изгиб; высота траверсы базы из условия прочности сварных швов крепления траверс к стержню колонны; прочность траверсы; сварные швы крепления опорной плиты базы колонны (см. пример 9 ч.3) |
Рис. 1.24. База сплошной колонны с шарнирным сопряжением с фундаментом (вариант 2 и 3)
|
В узле рассчитываются: размеры в плане опорной плиты базы колонны из условия прочности бетона фундамента на местное смятие; толщина опорной плиты базы из условия прочности ее на изгиб; высота траверсы базы из условия прочности сварных швов крепления траверс к стержню колонны; прочность траверс и ребер жесткости базы колонны; сварные швы крепления опорной плиты базы колонны |
Рис. 1.25. База сплошной колонны с шарнирным сопряжением с фундаментом (вариант 4)
|
В узле рассчитываются: размеры в плане опорной плиты базы колонны из условия прочности бетона фундамента на местное смятие; толщина опорной плиты базы из условия прочности ее на изгиб; высота траверсы базы из условия прочности сварных швов крепления траверс к стержню колонны; прочность траверсы и ребер базы; сварные швы крепления опорной плиты базы колонны |
Рис. 1.26. База сквозной колонны с шарнирным сопряжением с фундаментом (вариант 1)
|
В узле рассчитываются: размеры в плане опорной плиты базы колонны из условия прочности бетона фундамента на местное смятие; толщина опорной плиты базы из условия прочности ее на изгиб; высота траверсы базы из условия прочности сварных швов крепления траверс к стержню колонны; прочность траверсы; сварные швы крепления опорной плиты базы колонны (см. пример 11 ч.3) |
Рис. 1.27. База сквозной колонны с шарнирным сопряжением с фундаментом (варианты 2 и 3)
|
В узле рассчитываются: размеры в плане опорной плиты базы колонны из условия прочности бетона фундамента на местное смятие; толщина опорной плиты базы из условия прочности ее на изгиб; высота траверсы базы из условия прочности сварных швов крепления траверс к стержню колонны; прочность траверс и ребер жесткости базы колонны; сварные швы крепления опорной плиты базы колонны |